電子電路實驗

前言

　　《電子電路實驗》是為了適應電子技術(shù)的飛躍發(fā)展和培養(yǎng)高質(zhì)量人才的需要，在清華大學出版社2004年出版的《電子技術(shù)實驗》的基礎(chǔ)上，總結(jié)多年的教學改革和實踐經(jīng)驗編寫而成的?？紤]到《電子電路實驗》是配合電子技術(shù)類與電子線路類課程中的模擬電路和數(shù)字電路兩門理論課程的實驗教材，故改名為《電子電路實驗》?！　‰娮与娐穼嶒灥闹饕蝿帐桥囵B(yǎng)學生的實踐能力、研究與創(chuàng)新能力，因此要突出基本實驗技能、科學實驗方法的訓練，突出電路設(shè)計與電路實現(xiàn)能力、使用計算機工具能力的培養(yǎng)，突出研究、探索和創(chuàng)新精神。為此，電子電路實驗的課程體系與內(nèi)容需要不斷地改革?！　　峨娮与娐穼嶒灐吩诰帉戇^程中，力圖建立以培養(yǎng)能力和創(chuàng)新精神為目標的分層次的實驗教學新體系，將主要實驗教學內(nèi)容分為基礎(chǔ)型實驗、設(shè)計型實驗、研究型實驗三個層次。注意將培養(yǎng)創(chuàng)新能力和研究性思維貫穿整個實驗教學之中，包括大力開發(fā)研究型實驗項目，增加研究型實驗的比例，在基礎(chǔ)型實驗和設(shè)計型實驗中盡可能增加研究的內(nèi)容。努力做到以學生為本，為學生營造自主學習、自主研究的環(huán)境和氛圍，使學生有多種選擇的空間。同時，盡量以實驗任務書來代替實驗指導書，許多實驗題目和實驗項目一般只提出實驗要求，由學生自己自主設(shè)計實驗方案，設(shè)計實驗電路，選定實驗元器件、測試方法等，以便充分調(diào)動和發(fā)揮學生的積極性和主動性，使學生有獨立思考的空間?！　　峨娮与娐穼嶒灐房勺鳛橐话汶娮与娐穼嶒灪驼n程設(shè)計的教材?！峨娮与娐穼嶒灐饭卜譃?章?！　〉?章介紹電子電路實驗的基礎(chǔ)知識，包括電子電路實驗的主要內(nèi)容、過程與要求，實驗測量誤差，實驗數(shù)據(jù)處理，基本電量和電子電路主要參數(shù)的測量方法，以及電子電路的安裝、調(diào)試與故障排除方法等，為后面的實驗打下基礎(chǔ)。　　電子儀器是觀察物理現(xiàn)象，測量電子系統(tǒng)或電路性能的工具，了解常用電子儀器的基本原理，正確選擇與使用電子儀器，掌握電路與系統(tǒng)的測試方法是進行電路實驗和科學研究的基礎(chǔ)，也是培養(yǎng)實驗能力的重要內(nèi)容。對于從事電子技術(shù)工作的科技人員來說，是必須具有的基本功，電子電路實驗課程必須充分重視這一問題。因此，《電子電路實驗》第2章專門介紹了常用電子儀器的原理、使用方法和電子網(wǎng)絡主要性能指標的測試方法等，并安排專門的實驗進行練習，且將此項訓練作為基本要求貫穿整個實驗教學過程中。　　按照基礎(chǔ)型實驗、設(shè)計型實驗和研究型實驗來安排實驗內(nèi)容?！峨娮与娐穼嶒灐返牡?、4章分別安排了模擬電路和數(shù)字電路基礎(chǔ)型實驗。第6、7章分別安排了設(shè)計型實驗和研究型實驗。研究型實驗是具有研究性和探索性的大型實驗，需要較多的時間和較多的條件，第7章可作為課程設(shè)計或大型專題實驗的教材或參考資料?！　‰S著電子設(shè)計自動化程度的迅速提高和集成電路技術(shù)與工藝的迅速進步，電子系統(tǒng)已進入片上系統(tǒng)的階段。使用計算機輔助分析和設(shè)計工具來分析與設(shè)計電路，已經(jīng)成為電類本科生必須掌握的基礎(chǔ)知識和必備的基本能力。所以培養(yǎng)學生具有使用工具的習慣和能力是電子電路實驗課程的另一項重要任務?！峨娮与娐穼嶒灐返牡?章，以典型軟件OrCAD PSpice A/D 9為例，介紹PSpice軟件的功能、使用方法，并通過電路實例和實驗，使學生逐步掌握如何使用CAD工具進行電路分析與設(shè)計的基本方法，培養(yǎng)學生具有使用CAD工具的習慣和能力?！　〗陙?，采用大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷殡娐份d體，以硬件描述語言表達系統(tǒng)的邏輯關(guān)系，以微機和開發(fā)軟件作為設(shè)計工具來設(shè)計數(shù)字系統(tǒng)已成為一種趨勢。因此，《電子電路實驗》的第8章簡單介紹了大規(guī)模可編程邏輯器件（FPGA/CPLD）、硬件描述語言（VHDL）、軟件開發(fā)工具等基礎(chǔ)知識，并安排相應的實驗，使學生受到基本訓練，為今后使用可編程邏輯器件設(shè)計較復雜的數(shù)字系統(tǒng)打下較好的基礎(chǔ)。　　《電子電路實驗》第9章為實驗常用電路元器件，供查閱。　　為了適應不同實驗課的類型和不同實驗學時的需求，《電子電路實驗》安排了較多的實驗題目，且每個實驗題目包括較多的實驗項目，其內(nèi)容和難易程度基本上覆蓋了不同層次的教學要求，為因材施教提供了基本素材，任課教師可以根據(jù)實際情況靈活選用。此外，每個實驗都附有實驗原理和思考題，有的還附有參考實驗電路。多數(shù)學生可以通過自學或在教師的指導下，自行擬定實驗步驟和測試方法，獨立完成實驗全過程?！　⒓印峨娮与娐穼嶒灐肪帉懝ぷ鞯挠懈呶臒ǎǖ?、2章及附錄A）、張尊僑（第3、4、9章）、徐振英（第6、7章）、金平（第5章）、許忠信（第8章及附錄B）等同志，高文煥同志為主編，負責《電子電路實驗》的組織和定稿。　　在編寫過程中得到清華大學電工電子實驗教學中心許多同志的支持。在此，對以上所有給予支持、幫助和指導的同志致以衷心的感謝。　　由于編者水平有限，書中難免有不妥和錯誤之處，敬請讀者批評指正?！　【幷?007年12月于北京清華園

內(nèi)容概要

　　《電子電路實驗》是為適應電子電路實驗教學改革的需要，在總結(jié)多年實驗教學經(jīng)驗的基礎(chǔ)上編寫而成的實驗教材。《電子電路實驗》共分為9章，內(nèi)容是：電子電路實驗的基礎(chǔ)知識、常用電子儀器的原理與使用、模擬電路基礎(chǔ)型實驗、數(shù)字電路基礎(chǔ)型實驗、電子電路的計算機輔助分析與設(shè)計、電子電路設(shè)計型實驗、電子電路研究型實驗、可編程邏輯器件及其應用、實驗用電路元器件等?！　　峨娮与娐穼嶒灐钒才帕溯^多的實驗題目，且每個實驗題目包括較多的實驗項目，其內(nèi)容和難易程度基本上覆蓋了不同層次的教學要求，任課教師可以根據(jù)實際情況靈活選用。為了適應不同類型實驗課的需求，每個實驗都附有實驗原理、參考實驗電路和思考題?！　　峨娮与娐穼嶒灐房勺鳛楦叩葘W校電類本科和高等學校工程電類?？频碾娮与娐穼嶒灥慕滩模部勺鳛閺氖码娮蛹夹g(shù)工作的工程技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

第1章電子電路實驗的基礎(chǔ)知識1.1電子電路實驗課的意義與要求1.1.1電子電路實驗在人才培養(yǎng)中的作用1.1.2電子電路實驗的主要內(nèi)容與基本要求1.2電子電路實驗的一般過程和要求1.3實驗測量誤差1.3.1測量誤差的來源與分類1.3.2測量誤差的表示方法1.3.3誤差的估計1.3.4誤差的消除方法1.4實驗數(shù)據(jù)處理1.4.1測量讀數(shù)的處理1.4.2實驗數(shù)據(jù)的處理方法1.5常用基本電量和電路參數(shù)的測量方法1.5.1電壓的測量1.5.2輸入電阻與輸出電阻的測量1.5.3電壓增益及頻率特性的測量1.6電子電路的安裝、調(diào)試與故障排除方法1.6.1電子電路的安裝1.6.2電子電路的調(diào)試1.6.3電子電路的故障排除方法第2章常用電子儀器的原理與使用2.1電子示波器的原理與應用2.1.1示波器的組成及顯示波形的基本原理2.1.2示波器電路的組成及工作原理2.1.3電子示波器的主要技術(shù)指標和正確使用方法2.1.4使用示波器測量電壓、相位、時間與頻率2.2SS7804/7810型示波器的主要技術(shù)指標和使用方法2.2.1SS7804型示波器的主要性能指標2.2.2SS7804型示波器前面板各部件的作用及使用方法2.2.3SS7810型示波器簡介2.2.4SS7804/7810型示波器的屏幕字符顯示2.2.5SS7804/7810型示波器的校準方法2.2.6使用SS7804/7810型示波器測量電壓、相位、時間和頻率2.3EE1642B1型函數(shù)信號發(fā)生器的原理與應用2.3.1EE1642B1型函數(shù)信號發(fā)生器的組成及工作原理2.3.2EE1642B1型函數(shù)信號發(fā)生器主要技術(shù)指標2.3.3EE1642B1型函數(shù)信號發(fā)生器使用說明2.3.4AFG310型任意函數(shù)波形發(fā)生器簡介2.4DH1718 E?4型雙路直流穩(wěn)壓電源簡介2.4.1概述2.4.2電源的主要性能指標2.4.3電源面板各部件的作用與使用方法2.5GH4821型晶體管特性圖示儀簡介2.5.1晶體管圖示儀的基本原理2.5.2GH4821型晶體管特性圖示儀的主要技術(shù)指標2.5.3GH4821型晶體管特性圖示儀的面板各部件的作用與使用方法2.6SA1030型數(shù)字頻率特性測試儀的原理與應用2.6.1概述2.6.2SA1030型數(shù)字頻率特性測試儀的組成及工作原理2.6.3SA1030型數(shù)字頻率特性測試儀的主要技術(shù)指標2.6.4SA1030型數(shù)字頻率特性測試儀的前面板簡介2.6.5SA1030型數(shù)字頻率特性測試儀的菜單操作2.6.6SA1030型數(shù)字頻率特性測試儀的使用方法2.7實驗常用電子儀器的使用與二端口網(wǎng)路參數(shù)的測量方法第3章模擬電路基礎(chǔ)型實驗3.1實驗1單管放大電路3.2實驗2多級放大電路3.3實驗3由集成運算放大器構(gòu)成的負反饋放大電路3.4實驗4增益自動切換的電壓放大電路3.5實驗5波形產(chǎn)生電路3.6實驗6RC有源濾波電路3.7實驗7函數(shù)信號發(fā)生器電路3.8實驗8集成功率放大電路3.9實驗9555定時器的應用第4章數(shù)字電路基礎(chǔ)型實驗4.1實驗1與非門電路的測試4.2實驗2簡單組合邏輯電路的設(shè)計4.3實驗3鍵盤輸入電路的設(shè)計4.4實驗4計數(shù)器電路實驗4.5實驗5定時控制電路的設(shè)計4.6實驗6交通指揮燈電路的設(shè)計4.7實驗7掃描顯示電路的設(shè)計4.8實驗8誤碼測試儀電路的設(shè)計第5章電子電路的計算機輔助分析與設(shè)計5.1概述5.1.1電路CAD技術(shù)及工具5.1.2電子電路CAD工具PSpice軟件簡介5.2OrCAD PSpice軟件功能介紹5.2.1電路基本特性的分析功能5.2.2電路復雜特性的分析功能5.3OrCAD PSpice的元器件及其模型參數(shù)5.3.1OrCAD PSpice程序常用電路元器件5.3.2OrCAD PSpice程序中常用半導體器件的模型參數(shù)5.4使用 OrCAD Capture軟件繪制電路圖5.4.1運行Capture軟件5.4.2繪制電路原理圖5.5OrCAD PSpice仿真分析5.5.1OrCAD PSpice仿真分析的基本步驟5.5.2OrCAD PSpice仿真分析的操作方法5.6數(shù)字電路的仿真分析5.6.1數(shù)字電路仿真分析的基本概念5.6.2數(shù)字電路仿真實例5.7數(shù)模混合電路的仿真分析5.8電子電路的仿真實驗5.8.1教學目的與要求5.8.2實驗1單管共發(fā)射極放大電路5.8.3實驗2有源負載差動放大電路5.8.4實驗3多級放大電路5.8.5實驗4由集成運放組成的多諧振蕩電路5.8.6實驗5直流穩(wěn)壓電源5.8.7實驗6兩位全減器電路5.8.8實驗7十字路口交通信號燈控制電路5.8.9實驗8序列碼產(chǎn)生電路5.8.10實驗9十六進制加法計數(shù)器第6章電子電路設(shè)計型實驗6.1概述6.1.1電子電路設(shè)計型實驗的意義和教學目的6.1.2設(shè)計型實驗的主要教學環(huán)節(jié)6.1.3電子電路設(shè)計中應注意的幾個問題6.2設(shè)計型實驗的設(shè)計舉例6.2.1實驗任務與要求6.2.2設(shè)計分析與電路設(shè)計6.2.3思考題6.3實驗1負反饋放大電路6.4實驗2產(chǎn)品分檔電路的設(shè)計6.5實驗3壓控波形發(fā)生器6.6實驗4密碼鎖電路6.7實驗5搶答電路的設(shè)計6.8實驗6彩燈電路的設(shè)計6.9實驗7流水線產(chǎn)品統(tǒng)計電路設(shè)計6.10實驗8A/D和D/A轉(zhuǎn)換器應用電路設(shè)計6.11實驗9超聲波遙控電路的設(shè)計第7章電子電路研究型實驗7.1概述7.1.1電子電路研究型實驗的意義和教學目的7.1.2電子系統(tǒng)電路的設(shè)計與實現(xiàn)7.1.3實驗的總結(jié)與交流答辯7.2研究型實驗的分析設(shè)計舉例7.2.1實驗任務和要求7.2.2方案研究與電路設(shè)計分析7.2.3電路實際運行現(xiàn)象研究和電路改進7.3實驗1超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計7.4實驗2超聲波測速系統(tǒng)的設(shè)計7.5實驗3數(shù)字溫度計的設(shè)計7.6實驗4量程自動切換的數(shù)字電壓表的設(shè)計7.7實驗5簡易頻率特性測試電路的設(shè)計7.8實驗6半導體器件參數(shù)測量電路的設(shè)計7.9實驗7汽車踏板壓力測量儀電路的設(shè)計7.10實驗8瓶裝液體灌裝機控制電路的設(shè)計7.11實驗9簡易失真度測量電路的設(shè)計7.12實驗10簡易低頻頻譜分析儀電路的設(shè)計第8章可編程邏輯器件及其應用8.1可編程邏輯器件FPGA/CPLD簡介8.1.1FPGA/CPLD的基本結(jié)構(gòu)8.1.2FPGA/CPLD器件8.1.3FPGA/CPLD的開發(fā)工具8.2VHDL基礎(chǔ)8.2.1VHDL的基本結(jié)構(gòu)8.2.2VHDL語言要素8.2.3VHDL常用語句8.2.4層次化設(shè)計8.2.5結(jié)構(gòu)體的三種描述方法8.2.6VHDL設(shè)計范例8.3可編程邏輯器件的開發(fā)工具QuartusII8.3.1QuartusII基本設(shè)計流程8.3.2QuartusII 設(shè)計示例8.3.3LPM宏功能模塊應用8.3.4嵌入式邏輯分析儀SignalTapII的使用方法8.4FPGA實驗8.4.1FPGA實驗的一般過程與要求8.4.2實驗1多路選擇器的設(shè)計8.4.3實驗21位十進制加減法運算器的設(shè)計8.4.4實驗3乘法器的設(shè)計8.4.5實驗4計數(shù)器的設(shè)計8.4.6實驗5時鐘分頻電路的設(shè)計8.4.7實驗6用狀態(tài)機實現(xiàn)簡單計算器8.4.8實驗7VGA顯示控制器設(shè)計8.4.9實驗8PS/2鍵盤接口控制器設(shè)計第9章實驗用電路元器件9.1常用電阻電容元件9.1.1電阻器型號命名與識別方法9.1.2電容器的型號命名與識別方法9.2常用半導體器件9.2.1常用半導體器件型號命名的國家標準9.2.2常用二極管的型號及性能9.2.3常用三極管的型號及性能9.3幾種常用模擬集成電路簡介9.3.1μA741通用集成運算放大器9.3.2LM318 高速集成運算放大器9.3.3μA348四通用集成運算放大器9.3.4μA324四通用單電源集成運算放大器9.3.5OP07集成運算放大器9.3.6LF347集成運算放大器9.3.7電壓比較器LM3119.3.8音頻功率放大器LM3869.3.9音頻功率放大器LM3889.3.10音頻功率放大器LA41029.3.11四象限相乘器MC14969.3.12CMOS模擬開關(guān)40529.3.13CMOS模擬開關(guān)40669.3.14555、556 定時器電路9.3.15集成三端穩(wěn)壓器電路9.4常用的數(shù)字集成電路簡介9.4.1幾類常用數(shù)字集成電路的典型電參數(shù)9.4.2常用的TTL數(shù)字集成電路功能及引腳圖9.4.3常用CMOS數(shù)字集成電路引腳圖9.5常用的顯示器件9.5.1發(fā)光二極管9.5.2字碼管9.5.3發(fā)光二極管陣列顯示器9.6A/D與D/A變換電路9.6.1A/D轉(zhuǎn)換器ADC08049.6.2D/A轉(zhuǎn)換器DAC08329.7存儲器9.7.1靜態(tài)隨機存取存儲器（RAM）6116簡介9.7.2靜態(tài)隨機存取存儲器（RAM）2114簡介9.8特殊器件9.8.1發(fā)射/接收型超聲波傳感器9.8.2光電耦合器9.8.3壓力傳感器——應變式電阻傳感器9.8.4壓電陶瓷蜂鳴片附錄A電子技術(shù)實驗學習機A.1概述A.2學習機的組成附錄BGW48?PK2 EDA/SOPC實驗開發(fā)系統(tǒng)B.1GW48實驗系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)B.2實驗電路結(jié)構(gòu)圖B.3GW48實驗系統(tǒng)默認設(shè)置參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章　電子電路實驗的基礎(chǔ)知識　　1.1　電子電路實驗課的意義與要求　　1.1.1　電子電路實驗在人才培養(yǎng)中的作用　　電子技術(shù)是電類專業(yè)一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，它的一個顯著特點是具有很強的實踐性，具有工程特點。所以，加強實踐環(huán)節(jié)，進行嚴格的工程訓練和技能培訓是培養(yǎng)學生全面素質(zhì)，提高創(chuàng)新能力必不可少的教學環(huán)節(jié)。在學校里，這種實踐和訓練主要是通過各種實驗課程來完成的，因此實驗教學在人才培養(yǎng)中具有十分重要的作用?！　嶒灲虒W和理論教學是相輔相成互相促進的，許多理論概念必須通過實踐才能獲得更清晰、更深入的理解；在實踐中獲得的豐富知識和經(jīng)驗有利于主動地學習理論，實驗過程會加深對理論教學內(nèi)容的理解。一般說來，對事物的了解和認識有了理論上的描述和實際觀察才是比較全面和深刻的，所以重視實驗環(huán)節(jié)和重視理論學習具有同樣的重要意義?！　嶋H的工程問題往往是比較復雜的，涉及器件、電路、工藝、環(huán)境等諸多方面的實際因素，使得一些實驗現(xiàn)象和結(jié)果與書本上寫的、課堂上講的往往存在一定的差別。分析實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象，解決實驗中出現(xiàn)的問題不但需要有深厚的理論來指導，更需要在實踐中積累起來的豐富經(jīng)驗和實驗能力。因此只有書本知識，缺乏實際經(jīng)驗和能力往往是不能很好地解決實際問題的。分析解決實驗過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問題可以促使實驗者獨立思考，學習新的知識，從而擴大知識面，增強理論聯(lián)系實際的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和研究性思維，這也是科學工作者應該具備的能力和素質(zhì)。　　隨著大規(guī)模集成電路和電子計算機技術(shù)的發(fā)展，電子系統(tǒng)的理論、技術(shù)和電路發(fā)生了巨大的變化，其中軟件和硬件相結(jié)合是發(fā)展趨勢。軟件必須在硬件平臺上運行才能完成其功能，沒有性能優(yōu)異的硬件作為基礎(chǔ)，再好的軟件也發(fā)揮不出作用。所以各種電子技術(shù)在物理世界中發(fā)揮作用必須有硬件作為媒介，可見硬件有其不可替代的重要地位和作用。對從事電子技術(shù)工作的科技人員來說，必要的硬件知識和實驗能力是必須具有的基本功，也是發(fā)揮創(chuàng)新潛力的基礎(chǔ)。電子電路實驗是學生獲得硬件知識，培養(yǎng)實驗能力的重要一環(huán)，因此要給以足夠的重視。

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